# 分子场后定向

## 分子场后定向的研究前景

分子场后定向是指利用超短强激光脉冲与分子相互作用，产生非绝热转动激发，使分子的主轴或偶极矩在激光场消失后仍然保持一定的空间取向。分子场后定向是一种有效的制备空间定向分子的方法，对于研究分子的结构、动力学、反应和光谱等方面有着重要的意义和应用。

近年来，分子场后定向的研究取得了一些进展，主要有以下几个方面：

- 利用多脉冲激光场或整型激光场提高分子场后定向的程度和持续时间。

- 利用高次谐波发生、强场电离、飞秒光电子角分布等方法检测和表征分子场后定向的动力学过程。

- 利用分子场后定向实现对分子反应、解离、电离等过程的立体选择性控制。

- 利用分子场后定向实现对大分子和复杂体系的结构和性质的探测和操控。

目前，分子场后定向的研究仍然面临着一些挑战和问题，如如何实现对多维度、多自由度、多态性的分子系统的精确控制和调节；如何利用更高能量范围的激光源实现对更大更复杂的分子系统的定向；如何利用更先进的检测技术实现对分子场后定向的高时空分辨率和高灵敏度的测量等。这些问题需要进一步的理论和实验研究来解决。

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> - Long-lasting field-free alignment of large molecules inside helium nanodroplets

> - Ionization effects on field-free molecular alignment observed with high-order harmonic generation - ScienceDirect : Field-free molecular orientation of nonadiabatically aligned OCS

> - Measurement of field-free molecular alignment by balanced electro-optic detection

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## 主要研究方向

分子场后定向是一种利用超快激光脉冲控制分子转动的技术，可以实现分子在空间中的定向排列。分子场后定向的已有研究主要包括以下几个方面：

- 利用不同形式的激光脉冲，如双色脉冲、正啁啾脉冲、太赫兹脉冲等，对分子场后定向进行理论模拟和数值计算，探索最佳的激光参数和分子定向度。

- 考虑转动温度对分子场后定向的影响，发现分子定向度随着初始转动温度的升高而有明显的减小。

- 将分子场后定向与其他物理过程结合，如超阈值电离、高次谐波发生、分子解离等，研究激光场对分子动力学的影响和控制。

## 关于分子场后定向的实验

- 有研究利用飞秒激光脉冲对CO分子进行场后定向，并通过测量分子的碎片动量分布来评价分子定向度。结果表明，分子定向度随着初始转动温度的升高而有明显的减小。

- 有研究利用两个整型激光与强度较低太赫兹激光脉冲相结合，对CO分子的场后定向进行了理论研究。结果表明，采用两个双色整型激光脉冲与低强度的太赫兹激光脉冲相结合，可以获得最大定向度为0.798的分子场后定向。

- 有研究利用红外飞秒激光脉冲对OCS分子进行场后定向，并通过测量分子的高次谐波发生来评价分子定向度。结果表明，分子定向度随着激光强度和脉冲宽度的增加而增加，且在一定范围内与初始转动温度无关。

## 关于分子场后定向的应用

- 分子场后定向可以用于控制分子的化学反应，如选择性解离、异构化、反应速率等，从而实现分子反应的定量控制。

- 分子场后定向可以用于控制分子的光学性质，如高次谐波发生、拉曼散射、光电离等，从而实现分子光谱的调制和分辨。

- 分子场后定向可以用于探测分子的结构和动力学，如分子轨道、键长、键角、转动常数等，从而实现分子结构的精确测量。

- 分子场后定向可以用于基于生物结构的新配体虚拟筛选，在药物研发中可用于寻找靶点，识别和优化先导化合物。

- 分子场后定向可以用于计算蛋白质设计，通过强化学习算法来优化分子的结构和功能，从而实现蛋白质的自主设计。